通风除尘与气力输送系统的设计

1、1第一章第一章 通风除尘与气力输送系统的设计通风除尘与气力输送系统的设计第一节第一节 概述概述在食品加工厂中，车间的通风换气、设备和物料的冷却、粉尘的清除等都需要通风除尘系统来完成。粉状、颗粒状的物料(如奶粉、谷物等)的输送都可借助气力输送系统实现。通风除尘和气力输送系统是食品加工厂的常用装置。食品加工厂中粉尘使空气污染，影响人的身体健康。灰尘还会加速设备的磨损，影响其寿命。灰尘在车间内或排至厂房外，会污染周围的大气，影响环境卫生。由于粉尘的这些危害性，国家规定工厂中车间内部空气的灰尘含量不得超过 10mg/m3，排至室外的空气的灰尘含量不得超过 150mg/m3，为了达到这个标准，必须装置有

2、效的通风除尘设备。图 1 是食品加工厂常见的通风除尘装置。主要由通风机、吸风罩、风管和除尘器等部分组成。当通风机工作时，由于负压的作用，外界空气从设备外壳的缝隙或专门的风管引入工作室，把设备工作时产生的粉尘、热量和水汽带走，经吸风罩沿风管送入除尘器净化，净化后的空气排出室外。布袋除尘器旋风分离器三通管弯头设备设备吸尘罩风机气力输送系统的形式与通风除尘系统相似，但其目的是输送物料，主要由接料器（供料器） 、管道、卸料器、除尘器、风机等部分组成。气力输送系统除了起到输送作用外，还可以在输送过程中对物料进行清理、冷却、分级和对作业机完成除尘、降温等。小型面粉厂气力输送工艺流程如图 2。2卸料器接料器

3、接料器空气空气物料物料旋风分离器布袋除尘器风机气力输送具有设备简单、一次性投资低、可以一风多用等特点，与机械输送相比，气力输送的缺点主要是能耗较大，对颗粒物料易造成破碎。通风除尘和气力输送都是利用空气的流动性能来进行空气的净化或物料的搬运的，因此，流体力学是本章的基础知识。有关流体力学的知识可参阅相关书籍资料，在此不再敷述。本章主要讨论食品加工厂通风除尘和气力输送系统的设计。第二节第二节 通风除尘系统的设计与计算通风除尘系统的设计与计算1 通风除尘系统的设计原则和计算内容通风除尘系统也叫除尘网路或风网。通风除尘网路有单独风网和集中风网两种形式。在确定风网形式时，当：1)吸出的含尘空气必须作单独

4、处理；2)吸风量要求准确且需经常调节；3)需要风量较大；或设备本身自带通风机；34)附近没有其它需要吸风或可以合并吸风的设备或吸点时应采用单独风网。不符合上述任一条例的两个或两个以上的设备或吸点，应尽量采用集中风网，以发挥“一风多用”的作用。在把几台设备或吸点组合成一个集中风网时，应该遵循以下原则：1）吸出物的特性相似。由于各种设备的工艺任务各不相同，它们产生的粉尘的五华特性及其价值存在差异。因此不同特性的吸出物，应根据情况尽可能分别吸风。2）设备工作的间歇应该相同。以保持风机负荷的稳定，提高电气设备的效率。3）管道配置要简单。同一风网中的设备之间的距离要短，连接设备的风管的弯曲和水平部分要少

5、。遵守上述原则就可以节省管道，减少压力损失，降低通风装置的投资和经常费用，使不同特性的吸出物能分别利用。在组合风网时，集中风网的总风量在 25008000m3/h 的范围内。过大或过小，在经济上和设备的选用、安排上都不适宜。通风网路计算的目的主要是确定各段风管的尺寸全部网路的阻力，选择适宜的风机。通风网路计算的主要内容包括下列几项：1）确定设备或吸风点所需的风量和产生的空气阻力。2）确定风管中的风速。3）计算风网中各段风管的尺寸。4）选择除尘器的形式、规格和计算其阻力。5）计算风网的全部阻力。6）确定通风机的型号、转速和功率，确定电机的规格，传动方式等。2 吸点和设备的风量和阻力有些设备为了吸

6、尘、降温、风选等工艺目的，常装有吸风装置。其吸风量的大小取决于工艺要求和设备形式。在确定时要考虑：1）在生产过程中所产生的灰尘、热量和水汽能被吸风带走或保证不向机器外扩散。2）吸风量应满足物料风选分离的要求。3）在完成上述任务的前提下，要求吸风量达到最少。因此，首先要求设备具有合理的风道结构和罩盖，并尽量做到密闭。粮食加工厂常见设备的吸风4量可参见表 1。定型设备的风量和空气阻力通常由设备生产厂家提供，阻力也可在机器的吸风管上测量全压来求得。在设备的结构形式一定时，阻力与风量有如下的关系：2QH机式中：H机设备的阻力，mmH2O阻力系数，见表Q 风量，m3/s表 1 粮食加工厂常见设备或装置的

7、吸风量和阻力名称吸风量 Qm3/h阻力 H机kg/m2阻力系数备注下粮坑吸尘罩220038吸尘罩宽度 1500mm，入口风速35m/s(粉料入口风速 0.51.5m/s)。振动筛3600-4500152415筛面宽 1000mm，其它宽度的风量按比例推算。吸式比重去石机220034004050砻谷机200030005胶辊长 356 毫米，风选谷壳米机吸糠3005溜筛、圆筛、升运机底座、螺旋输送机、胶带输送机、荞子抛车进口30048024碟片精选机600363027 片金钢砂打麦机24002660铁皮圆筒打麦机120025220立式刷麸机40053 通风除尘网路主要设备的计算和选择3.1 除尘器

8、除尘器是使含尘空气净化的设备。空气的除尘净化一般有粗净化、中净化和精净化三种等级要求。食品加工厂常见空气除尘净化的方法、设备和效果见表 2。表 2 食品加工厂常见空气除尘净化的方法、设备和效果净化等级临界粒径 dpcm设备工作原理净化后粉尘在空气中的含量mg/m3粗净化4050降尘室重力沉降-5中净化5，dpc50=12旋风分离器离心沉降1，dpc90=0.5布袋过滤器截留1000mm 时，其除尘效率较低，此时应考虑多个旋风分离器并联使用。当沙克龙串联使用时，所能处理的风量为单个沙克龙所能处理的风量，而阻力为所有沙克龙阻力之和。例如两个直径 D=500mm 的沙克龙串联使用，当进口风速为 12

9、m/s 时，所能处理的风量为1231m3/h，而阻力为 240=80kg/m2。沙克龙在串联使用时，其除尘效果一般提高不多，而阻力却成倍增加，所以沙克龙一般不采用串联形式。对于经沙克龙初步除尘后的空气，如需要进一步净化，应采用其它类型的除尘器(如布筒过滤器)。除个别特殊情况外，阻力通常不要超过 100kg/m2。3.1.2.4 旋风分离器的选择目前，旋风分离器都有定型产品，其大小均以外圆筒直径为基准，其它部分尺寸均按比例变化。食品加工厂中常用旋风分离器的型号规格见附录 3。在选型时，先根据物料或含尘空气的特性确定旋风分离器的型号，按后根据风量大小确定其规格。例如，设所需处理的含尘空气量为 18

10、00m3/h。附录-，可选用直径 D=525mm 的下旋 60 型沙克龙。因为当进口风速为进=16m/s 时，可处理 1809m3/h的风量，与所要求的风量 1800m3/h 相近。此时的阻力 H71kg/m2。另外也可选用 D=600mm 的，进口风速约为 12m/s13m/s，此时阻力 H4047kg/m2。还可以选用两只直径较小的沙克龙并联起来使用，例如选两只直径 D=400mm 的，此时每只沙克龙应该处理的风景为 900m3/h。与表中当风速的 14m/s 的处理风量为 917m3/h 相接近。其阻力为 H54kg/m2。3.1.3 袋过滤器布袋过滤器是利用多孔织物对粉尘的截留过滤作用

11、，使含尘气体中的尘粒被截留在滤布表面上，气体则穿过滤布纤维间的孔隙，从而使空气净化的设备。布袋过滤器在使用一定时间后，就要对过滤介质的表面进行清理，以减小过滤阻力，新的过滤介质由于尘粒没有建立“架桥”结构，一些细小尘粒不能被截留，因而效果较差。目前，市场上已有多种带自动清理机构的布袋除尘器，详细情况可查阅有关手册和设备使用说明书，常见的布袋除尘器的型号、规格见附录 4。3.1.4 除尘器的组合为了能有效分离含尘气体中不同大小的尘粒，一般由重力降尘室、旋风分离器及袋滤器组成除尘系统。含尘气体先在重力降尘室中除去较大的尘粒、然后在旋风分离器中除去大部分的尘粒，最后在11袋滤器中除去较小的尘粒。可根

12、据尘粒的粒度分布及除尘的目的要求，省去其中某个除尘设备。除尘器的组合使用见图 4。含尘气体 净化空气 重力沉降 离心沉降 布袋过滤 图 4 除尘器的组合3.2 离心风机3.2.1 风机的工作点除尘风网路常采用离心风机作风源，离心风机风量与压力的关系如下：H=KQ2式中 K 值取决于风网的组合形式、几何形状和管道内表面的粗糙度等因素。将风网特性曲线和所选用的通风机在某一转速下的性能曲线绘在同一个图中，如图 6 所示，这两根曲线的交点就是通风机在这个风网中的工作点。 工作点风网特性曲线风机性能曲线图 5 离心风机的工作点K 值须通过试验才能求得，因此在进行风网设计时，并不描绘出该风网的特性曲线，而

13、只是计算出在某一风量下风网的阻力，确定能提供这一风量和克服该阻力的风机规格。风机在该风网中工作时的工作点，肯定就是所要求的工作点。如果风机性能曲线较陡峭，则当风网阻力变化而使通风机工作点偏移所引起的风量变化就较小。反之，如果通风机的性能曲线较平坦，则当风网阻力变化而使通风机工作点偏移时所引起的风量变化就较大。因此对于风压的变动较频繁的风网应选用性能曲线较陡的风机或把工作点选在曲线高效区的陡峭部分。对于风量变化频繁的风网则应选用性能曲线较平坦的风机。3.2.2 离心风机的选择应根据以下原则选择风机：1）根据被输送气体的性质和系统的阻力确定风机的型式：压力的大小12取决于风网的阻力，由此决定采用中

14、、低压风机还是高压风机。空气的性质，主要是指含尘粒的情况。通常对于输送清洁空气或含尘屑不超过 150mg/m3的空气，可选用一般的通风机。输送粉尘含量较多的空气，则选用叶片数量较少的排尘通风机。2）风机的规格（风量的压力）：其依据是通风机所能产生的风量和压力，能否与风网的阻力和风量相适应。选择通风机的大小，实质就是选择一台在所要求的风量和压力下具有较高工作效率的通风机。我国市场上已有许多型号规格的风机的定型产品，具体情况可查阅有关手册和设备的使用说明书。食品加工厂通风除尘网路一般采用低中压离心通风机。比较适合的型号有 4-72、6-30 等。常用除尘风机的型号规格见附录 5。4 通风网路的水力

15、计算4.1 管道风速的确定含尘空气在风管中流动时，应保持一定的速度，以免在水平风管中产生沉淀而逐渐堵塞风管。风速过大则会产生较大的摩擦阻力，风速一般在 u=1014m/s 的范围内。直径小于 100mm 的小风管应取较小的风速，u=10m/s。直径在 150mm 左右的管子，可取 12m/s 的风速；直径在 200mm 以上的较大风管，可取 1314m/s 的较高风速。临近风机的总风管，其风速应该是风网中最高的。另外，对于较长的水平风管中的风速，应该偏高一些。个别支管为了平衡阻力而提高风速，则不受上述范围的限制。4.2 管道尺寸的确定可用下式计算风管的尺寸：uQD4式中，D风管直径，mmQ风量

16、，m3/hu风速，m/s计算出 D 后，还应对其圆整。通风管道的直径通常以 10mm 为单位进位，如100mm，110mm，120mm，500mm，550mm 等。材料常用 1.0mm2.0mm 的镀锌钢板等。对于非圆管，则 D 应采用当量直径 D当：13风管截面周长风管截面积当D圆整后的风管，还应计算其实际风速：24DQu4.3 阻力的计算4.3.1 单独风网的阻力计算单独风网只对一台设备或吸点吸风，其阻力就是这条管道上各种阻力的总和。如图 6 所示的单独风网，空气从振动筛吸入，经吸气管道进入风机，然后经压气管道和沙克龙，再由布袋除尘器净化后排出。风网阻力等于：振动筛的阻力+10 米直长管道

17、的阻力+3 个弯头的阻力+沙克龙的阻力+布袋除尘器的阻力。在进行风网的阻力计算时，应先根据设备和管道的布置绘制网路示意图，将风管和其它设备之间的相互关系表示清楚。如图 6 所示，这种图大致按比例绘制即可。图上的通风机、设备和除尘器等均用简单的符号表示。管道用单线表示，并用短线画出管件的位置。对于每一段直径不变而又连续的管道，作为一个管段，并编上号码。在号码旁边注明该管段的长度 l、直径 D 和风速。在管件旁边注明管件的名称和规格。设备的旁边写上名称、规格及所需的风量、产生的阻力。在除尘器旁边写上除尘器的规格和数量。风机在计算确定后，也要在旁边注明风量、压力、型号和转速，以及配用电动机的功率和规

18、格。14 振动筛筛面宽1000Q=3600H机=15l=6mD=300=146-46型NO5通风机Q风机机=3960H风机机=108 n=1400转转/分分N=208千千瓦瓦l=6mD=300=14= =9 90 0R=D= =9 90 0R=D下旋式旋风分离器布袋除尘器图 6 单独风网示意图阻力分直管阻力（沿程阻力）和局部阻力因分别进行计算。4.3.1.1 沿程阻力圆直管的阻力计算如下：动直HDlguDl2H2guH22动式中：H直沿程阻力，kg/m2l直管长度，m沿程阻力系数，通常是雷诺数 Re 和绝对粗糙度的函数，可用表 11 中的公式计算。其中，雷诺数。在进行新系统的设计时，常采用轻微

19、锈蚀状态下的。不同材料的绝对粗糙DuRe度见表 12。D风管直径，m。对于非圆管，应采用当量直径 D当。空气比重，在标准状态下，=1.2kg/m3。表 11 沿程阻力系数的计算公式流态Re主力区沿程阻力系数15层流2300层流区Re642320Re4000临界区30025. 0Re4000Re27.0(d/)8/7水力光滑区25.03164.0Re8 . 01)lg(Re227.0(d/)8/7d2.191水力粗糙区2)74. 1lg(2d沿程阻力系数也可通过雷诺数 Re 和相对粗糙度/D 查表获得。表 12 一些材料的绝对粗糙度材料管制内壁状况绝对粗糙度，mm黄铜、铜、铝、塑料、玻璃新的、光

20、滑的0.00150.01钢新的冷拔无缝钢管新的热拉无缝钢管新的扎制无缝钢管新的纵缝焊接钢管新的螺旋焊接钢管轻微锈蚀的锈蚀的长硬皮的严重起皮的新的、涂沥青的一般的、涂沥青的度锌的0.010.030.050.100.050.100.050.100.100.100200200.300.500.3020.030.050.100.200.120.15铸铁新的锈蚀的起皮的新的涂沥青的0.251.01.51.53.00.100.15木材光滑0.21.0混凝土新的、抹光的新的、不抹光的0.150.20.84.3.1.2 局部阻力通风管道的局部阻力主要有弯头、三通、收缩管、扩散管等管件产生。局部阻力的常用计算方

21、法有阻力系数法和当量长度法。阻力系数法采用公式：16动局HguH22式中：局部阻力系数。不同管件的局部阻力系数见附录 2-1。弯头的阻力系数也可用下式计算：。6 . 00.75/20.08）（弯DR式中：弯曲角；R曲率半径，m；通常 R=(12)D。汇集管的阻力可用下式计算：小大guDl22H2大汇图 7 汇集管当量长度法采用公式：动当当局HDlguDl2H2计算式中，l当管件的当量长度，不同管件的当量长度见附录 2-2。风网的总阻力等于沿程阻力、局部阻力和设备阻力之和。即： 或设总HguD2)(H2 或设当总HguDll2H2设局直总HHHH下面以图 6 为例，进行单独风网的水力计算，并将计

22、算结果填入表 14 中。1）选管子17设振动筛用于二道小麦除杂，筛面宽为 1000mm。查表 1 得其风量为 Q=3600m3/h，阻力 H振=15kg/m2。对于吸气段，初选管道风速为 14m/s，则有mDuQ302. 0143600/360044圆整：D=300mm。则实际风速为：smuDQ/15.1424243 . 03600/3600所以风管直径为300mm，采用 1.5mm 厚的镀锌钢板制作。风管中的实际风速为 14.15m/s，动压为：281.9215.142.12/25.1222mkgguH动雷诺数：51073. 12 . 115.143 . 01094. 25DuRe绝对粗糙度

23、为：=0.15mm，相对粗糙度为/D=0.0005。用公式计算沿程阻力系数015. 035. 025. 05)1094. 2(35. 025. 0Re2)阻力计算直管阻力（沿程阻力）吸入管和压送管采用相同速度的气流和相同直径的管道，则管段、和的阻力可以同时计算。23 . 0)263(/13. 625.12015. 0HmkgHDl动直局部阻力该系统的局部阻力由 3 个 90弯头产生。183. 0/5 . 190008. 0/0.0086 . 00.756 . 00.75）（）（弯DDDR2/73. 625.12183. 03mkgHH动局如果压气段和吸气段的风速或管径不同，则应分别计算其沿程阻

24、力。设备阻力18该系统的设备阻力由一台旋风分离器、一台布袋除尘器和振动筛产生。其中，旋风分离器选用下旋 60 型，其阻力查附录，根据其风量、进口风速和组合形式(两台并联)，查得 H沙=54kg/m2。根据风量，由附录，查得布袋过滤器的阻力 H袋=1000Pa。则设备阻力：H设= H沙=+H袋+ H振=53+100+15=168kg/m2。则系统的总阻力：2/86.18016873. 613. 6mkgHHHH设局直总3)风机的选择通风机应提供的压力为风网阻力加上 15%的附加量，即：H风机=H总（1+0.15）=180.681.15=207.99（kg/m2）通风机应提供的风量为风网所需风量加

25、上 10%的漏风量，即：Q风机=3600（1+0.1）= 3960（m3/h）查附录 5，可选用 6-30 离心通风机，其性能参数为：风量 4000 全压 230 转速为 2520 转/分，效率 78%。表 14 风网阻力计算表机器名称或管段编号风量 Qm3/h风速m/s动压 H动kg/m2管径 Dmm管长 Lm沿程阻力H直kg/m2局部阻力H局kg/m2沿程阻力系数局部阻力系数或当量长度(l当)设备阻力H设kg/m2说明123456789101113振动筛360015管段+360014.1512.253003+5+2 6.136.73 0.0150.18312.86弯头 3 个：90，1.5

26、D下旋 60 型沙克龙96053D=600,两只并联布袋除尘器96050总阻力180.86kg/m24.3.2 集中风网的阻力计算集中风网的空气从多个不同的设备或吸点同时吸入，在总管汇集后进入通风机。集中风网相当于有多段管路并联。在进行并联管路的阻力计算时，应采用适当的方法使每段并联管路的阻力相等，以保证每段风管的风量达到设计要求。管道阻力平衡的方法有两种。一种是把需要提高阻力的管道的直径适当缩小，这种方法主要用于并联阻力相差较大的情况。另一种办法是在管道中装设阀门，通过调节阀门的开度来改变局部阻力的大小。在实际生产中，可按下式计算平衡后的管径：19225. 02112)(HHDD 式中，D1

27、、D2平衡前后的管径H1、H2平衡前后的风管阻力并联管的阻力差在 10%的范围内，就可以满足工程精度。集中风网的设计举例：某面粉厂清理间的除尘风网如图 8 所示。试对该风网进行水力计算，并选择合适的风机。为计算方便，将各管段编号，如图。管段和管段为并联管段。管段加管段(或)与管段并联。水力计算从管段开始。 割麦机=1200m3/h机=25mmHg金刚砂打麦机=2400m3/h机=25mmHg 振动筛=3600m3/h机=15mmHg7=5m5=4505=6m4=4504=4m3=4203=3m2=3002=5m1=2601=2.5m=60 R=1.5D6=1m6=190=30 =30 =60

28、R=D=90 R=1.5D R=D=90 R=D=90 R=D=90 R=D DMC-60布袋除尘器风机图 8 某面粉厂清理间的除尘风网(p304)管段：1）选管子查表 1 可知金刚砂打麦机的风量为 Q=2400m3/h，阻力 H打=25kg/m2。初选管道的风速为14m/s，则管径mDuQ246. 0143600/240044圆整后取：D=250mm。(同理，管段的直径为 170mm。管段的风量为 3600m3/h，管径为300mm。)20则实际风速为：smuDQ/59.13242425. 03600/2400所以风管的直径为 250mm，采用 1.5mm 厚的镀锌钢板制作。风管中的实际风速

29、为 13.59m/s，动压为：281. 9259.132 . 12/3 .1122mkgguH动51073. 12 . 159.1325. 01036. 25DuRe绝对粗糙度为：=0.15mm，相对粗糙度为/D=0.0006。用公式计算沿程阻力系数016. 035. 025. 05)1036. 2(35. 025. 0Re2) 阻力计算直管阻力225. 025/808. 13 .11016. 0HmkgHDl动直局部阻力管段的局部阻力由 1 个 90弯头和一个直三通组成。弯头的阻力系数：183. 0/5 . 190008. 0/0.0086 . 00.756 . 00.75）（）（弯DDDR

30、三通的阻力系数：由 A2/A1=250/300=0.83，A3/A1=170/300=0.57，Q3/Q1=1200/3600=0.33，查附录 2-4：直=0.51(侧=-0.5)，所以2/83. 73 .11)51. 0183. 0(mkgHH动局则管段的总阻力H1=1.808+7.83+25=34.638 kg/m2同理，将各管段的阻力计算填入表 15 中，管段和管段并联，其阻力分别为 34.638 kg/m2和21.502kg/m2，其阻力差为 37.91%，大于 10%，因此要进行阻力平衡设计，以保证各管段的风量。本例采用在管段上安装插板的方法增加其阻力。应注意，如果并联管路的阻力相

31、差太大，则不易于用插21板来调节阻力，以免插板插入过深而引起管道堵塞。设备阻力该系统的设备阻力由一台布袋除尘器产生(其它设备阻力已在支管阻力种计算，在此不能重复)。由附录 4，选用 JBS-A 型扁布袋除尘器，可知布袋过滤器的阻力 H袋=150kg/m2。所以，设备阻力：H设= H袋=150kg/m2。则系统的总阻力：2/61.16015048. 413. 6mkgHHHH设局直总表 15 风网阻力计算表机器名称或管段编号风量Q(m3/h)风速(m/s)动压H动(kg/m2)管径D(mm)管长L(m)雷诺数沿程阻力系数沿程阻力H直局部阻力系数或当量长度(l当)局部阻力H局设备阻力H设(kg/m

32、2)管段总阻力(kg/m2)说明123456971081113打麦机 240025管段 2400 13.59 11.3250 2.5 2.361050.0161.8080.693 7.8334.638弯头 1 个：90，1.5D，0.183直三通一个：A2/A1=0.83，A3/A1=0.57，Q3/Q1=0.33，0.51擦麦机 1200025管段 1200 14.69 13.20 170 1.0 1.731050.017 1.32 -0.365-4.81821.502弯头 1 个：60，1.5D，0.135测三通一个：A2/A1=0.83，A3/A1=0.57，Q3/Q1=0.33，-0.

33、5采用插板进行阻力平衡管段 3600 14.15 12.25 300 5.0 2.941050.0153.0630.764 9.35913.874弯头 1 个：60，1.5D，0.234直三通一个：A2/A1=0.71，A3/A1=0.71，Q3/Q1=0.5，0.53振动筛 360015管段 3600 14.15 12.25 300 5.0 2.941050.0153.0630.724 8.86911.932弯头 1 个：90，1.0D，0.234弯头 1 个：60，1.0D，0.17222测三通一个：A2/A1=0.71，A3/A1=0.71，Q3/Q1=0.5，0.49管段+48.512

34、管段+与管段阻力平衡：平衡喉管段的直径：mmHHDD190)(300)(225. 0512.48932.11225. 02112平管段 7200 14.44 12.75 420 3.0 4.011050.0141.2750.234 2.9844.259弯头 1 个：90，1.0D，0.234管段+7200 12.58 9.68450 4+6 3.901050.0143.0120.434 4.2017.213弯头 2 个：90，1.0D，0.234风帽一个：0.2布袋除尘器7920150总阻力48.512+4.259+7.213+160.61=220.594kg/m23) 风机的选择通风机应提供

35、的压力为风网阻力加上 15%的附加量，即：H风机=H总（1+0.15）=220.5941.15=253.68 (kg/m2）通风机应提供的风量为风网所需风量加上 10%的漏风量，即：Q风机=72001.1= 7920（m3/h）查附录 5，可选用 4-72 NO6 离心通风机，其性能参数为：风量 8841m3/h，全压：317Pa，转速为960 转/分。第三节第三节 气力输送系统的设计与计算气力输送系统的设计与计算气力输送是利用气流（通常是空气）的作用输送粉状或颗粒状物料的一种输送方式。在食品加工厂特别是粮食加工厂得到了广泛的应用。典型的气力输送面粉厂的工艺见图 9。物料经平筛和磨粉机后，通过

36、一楼的三通接料器进行气固混合，由垂直管道将物料提升到四楼，经沙克龙卸料器进行气固分离，分离后的物料进入下一道平筛和磨粉机，气流则经汇集管进入风机，经沙克龙和布袋进行二级除尘。该系统在输送物料的同时，还可以对物料进行冷却和除湿，起到了一风多用的作用。1 力气输送系统的形式及其特点根据设备组合情况的不同，气力输送装置一般可分为吸气式、压气式、混合式、循环式等基本形式。常见的气力输送形式及其特点见表 15。23表 15 常见气力输送网路的形式和特点形式简图系统组成特点应用吸气式412356物料在风机的吸气管道一侧。当风机 6 开动后，空气不断被吸入吸气管道。物料从吸嘴 1 吸入管路 2，被输送至卸料

37、器 3，气固分离后从关风器 4 排出。空气经除尘器5 净化后经风机排入大气。粉尘不易外扬，供料和输送连续进行。供料系统简单，对卸料、除尘装置的气密性要求较高。输送量、输送距离受限制，能耗高。可几处同时吸料。适宜于较高水分物料、或堆积面广、或装在低处深处物料的输送。常用于于固定式码头吸粮机。压气式7651234风机 1 开动后，将料斗 3 中的物料由供料器 4 送入管2。物料在管道中被气流输送至卸料器 5 中进行气料分离，并由关风器 6 排出。空气则经除尘器 7 净化后排入大气。物料的输送都在压气管道一侧进行。输料管内的空气压力大于周围的大气压力。能防止杂质进入系统。容易造成粉尘外扬。适于大流量

38、长距离输送。脉冲式11097836542空气压缩机 1 送出的压缩空气先进入过滤贮气罐 2，再送往有关设备。被输送的物料由料斗经供料器 5 送入压力存料筒 3。物料从筒底进入输料管 7。在压力料筒出口处的管道上，装有与气源接通的电磁阀 6。压缩空气形成脉冲气流进入输料管7。被输送的物料被分隔成不连续的料柱，每两个料柱之间是一个气柱。物料被送至卸料器 9，空气经过滤器 10排出。在输料管沿线装有排堵管 8。将输料管分叉并安装切换阀，即可改变输送路线或同时向几个地方输送。整个装置内部处于正压状态，物料易从排料口排出。卸料器和除尘器结构较简单，但供料器结构较复杂，在输送过程中，灰尘容易飞扬。适合于高

39、浓度长距离输送。混合式28765413风机 3 工作时，物料由吸嘴1 随气流沿吸气道 2 进入卸料器 4，然后经关风器(供料器)5 排出。排除空气压入管具有吸气和式压气式气力输送装置所具有的特点。适于既要集料又要配料的场合。多用于移动式气力输送24道 6，沿压气管道送至旋风除尘器 7。空气经布袋过滤器 8 净化后排入大气。装置。循环式41356817在风机出口设有旁通支管，部份空气经布袋除尘器净化后排入大气，大部分空气返回接料器循环使用。排入大气的物料少，能减少物料损失和大气污染。减少为其的净化设备。多一根会风管。输送量较小。输送细小、贵重或危害性大的物料。流态化式43215进料排风出料上、下

40、壳体中间夹有透气层。上部为斜槽，下部为通气槽。空气经透气层均匀进入料层，使物料流态化。空气槽可以采取压式或吸气式布置。无运动构件，输送速度低，空气槽磨损少，容易保养。动力消耗低。适于从容器(仓)中排出的粉状物料的输送。必须倾斜旋转，不能作水平输送，可作曲线输送。净麦仓磁铁1皮接料器磨粉机2皮1心中刷3皮2心3心尾刷磁铁和粉机面粉麸皮二楼三楼四楼螺阀关风器平筛蝶阀两只并联高压风机6-23千瓦吸风粉布筒过滤器150*2000布袋数64个沙克龙卸料器1308570100707070图 9 气力输送面粉厂工艺流程2 气力输送系统的工作原理 2.1 沉降速度 umf 即相对于流体的最大速度（终端速度）

41、。可用下式计算：3)(4sgdfmu25式中：ut颗粒的自由沉降速度，m/s; d颗粒直径，m; s,分别为颗粒和流体的密度，kg/m3;g重力加速度，m/s2.设沉降速度为 umf的物体，放在垂直向上的速度为的均匀气流中，则物体运动的绝对速度物为：物=-umf 此时，如果=mf，则物体的绝对速度物=0，即物体在气流中停在原处，既不上升，也不下降。这时的气流速度称为物体的悬浮速度悬。物体的悬浮速度在数值上与沉降速度相等，即悬=umf。当物体处在大于其悬浮速度的气流中时，则物体将被气流带动。在垂直输送管道中，气流的速度必须大于物料的悬浮速度。悬浮速度是实现气力输送时确定气流速度的依据。但是，物料

42、在乘积的运动十分复杂，受着多方面因素的影响；同时，被输送物料的形状通常是不规则的，所以，各种物料的实际悬浮速度需要通过实验来确定。在水平管道内，由于气流的动力方向同物料颗粒的重力方向垂直，因而其悬浮和运动状态更为复杂。在选择气流速度时，通常仍以垂直管道内的悬浮速度为依据。部分谷类物料的悬浮速度见表 16。表 16 部分谷类物料悬浮速度参考值名 称悬 m/s名称悬 m/s名称悬 m/s小 麦911糙 米912油 菜 籽8面 粉23谷 壳23.5大 豆911麸 皮12米 糠12大 麦911一皮物料67稗 子47高 梁9.811.8大 麦 心4.35并 肩 石11荞 麦7.58.7中 麦 心44.5

43、玉 米1014燕 麦89细 麦 心24花 生1115豌 豆1517.5稻 谷810棉 籽9103 气力输送系统的组成和主要装置3.1 接料器和供料器接料器和供料器是使物料与空气混合并送入输料管的设备。对接料器结构的要求是：1)物料和空气在接料器中应能允分混合，有效地发挥气流的悬浮和推动作用，防止掉料。2)接料器的结构要使空气通26畅进入，不致产生过分的扰动和涡流，以减少空气流动的能量损失。3)使进入气流的物料尽可能与气流的流动方向相一致，避免逆向进料。在某些情况下，要使物料减速，或利用其冲力使其转向，这样，可以降低气流推动物料的能量消耗。接料器用于负压环境（如双筒形吸嘴，三道接料器等） ，供料

44、器用于正压环境。前者用于吸气式风运装置，后者用于压气式风运装置。常见的接料器和供料器见表 17。表 17 常见的接料器和供料器名称简图结构特点应用双筒形吸嘴筒内筒外1000700hSd1d由内筒和外筒组成。内筒吸取物料，其直径与输管直径相同，前端做成喇叭形，以减少阻力。外筒是空气进入内筒的通道。外筒通常做成活动的，以调节内外筒下端面的间距 S，从而获得最大的吸取量。在风速小于 30m/s 时，内外筒之间的环形面积大致与内筒的截面积相等。主要用来直接吸取仓库内或车、船内的散装粮食。三通接料器垂直式三通接料器有垂直式三通接料器和水平式三通接料器。由供料溜管和风管两部分组成。垂直式三通接料器由倾料的

45、溜管和垂直风管以 40角度接合。物料溜管下落，进入垂直风管。空气从下端的喇叭管吸入，与物料混合并携带物料从垂直输料管提升。倾斜管的下端做圆弧形，并装有可调弧形板，板的尾端与水平成 45的向上倾角，以便物料被冲散并折向上方。压力门用来限制溜管中随同物料吸入的空气。风管的直径比输料管 10 略小，风速较高，以便物料的起动和加速。诱导式接料器物料沿矩形溜管下落，经弧形淌板转向并上冲，落入从进风口引入的气流中。弧形淌板可以根据物料下落的情况来调节其插入深度，使物料适当减速或顺着气流方向冲出。是垂直三通接料器的一种变形，具有较好的气体力学特性。适用于粒状物料和粉状物料。27花篮式接料器物料从溜管进入花篮

46、存料到，在从料斗底部的、分布在输料管四周的进料孔，被由下而上的气流悬浮提升。可以多方向进料。适用于粒状物叶轮式供料种器物料入口21出口防止咬夹的 挡板当物料进入叶轮供料器时，被不断旋转的叶轮带到出料口。为了保证供料器的正常工作，供料器的制造过程中，应严格控制加工精度，减少间隙面积，提高工作效率。需要动力，供料稳定。适用于各种情况收缩管式供料器在供料斗前面有逐渐缩小的方形管段，后面的管段则逐渐扩大，渐扩管与风机出口连接。在导轨中装有可调节的闸板，以调节供料口下面的管道处风速的大小，使其动压力增加到大于全压力，于是该处的静压力就变为负值，物料就可顺利进入。结构简单，不要传动适用于低浓风运稻壳、麸皮

47、、米糠、下脚，短距离风运粮粒等。3.2 卸料器卸料器是使物料从气流中分离出来的设备。对它的要求是：1)分离效率要高。2)性能要稳定。即当输送稍的变化时（例如风量或浓度发生变化） ，也要具有稳定的分离能力。3)结构要简单，体积要紧凑。容易磨损的部位能拆卸更换，检查维修方便。4)对于分离颗粒的卸料器，具有“一风多用”的作用。根据用途的不同，卸料器可分为粉状物卸料器和粒状物料卸料器。粉状物料卸料器通常即采用沙克龙除尘器。常用卸料器的形式特点见表 20。表 20 常用卸料器的形式特点名称简图结构特点应用箱式卸料器主要工作室为一三角形箱子。垂直提升的粮粒和空气由输料管 1 经变形管 2 冲向圆弧形顶盖

48、3，然后折向沉降室 4。结构简单，阻力较小，稳定可靠，分离轻杂质的效果较差。对于容易破碎的物料，例如大米，在圆弧形顶盖内壁应衬垫橡皮或其它3-5毫米的金刚砂粮粒粮粒空气含尘气体存料缓冲板玻璃观察门玻璃观察门粮粒内壁糊金刚砂或其它耐磨材料空气粮粒观察门空气出风管28粮粒在重力作用下降落，流经淌板 5，从出口 6 经关风器排出。一部分轻杂质，随同气流从出风管 7 吸出，然后去除尘器。适合的材料。在圆弧形顶盖内壁涂金刚砂以减少磨损。这对小麦可起到打麦和擦麦作用。弯头式卸料器由上进料变形管 1、矩形弯头 2、调风阀 3、集料装潢4、和出风管 5 组成。粮粒与空气的混合物由输料管经变形管进入矩形弯头。在

49、弯头中，粮粒继续靠气流的带动和自身的惯性力前进，并滑向集料斗。空气和轻杂质则经出风管吸出。物料破碎率较低。分离轻杂质效果较差。如果风速稍有降低或浓度增加，物料容易从顶点倒滑而引起掉料。常用于碾米厂的气力输送装置中。离心式卸料器同旋风分离器。结构简单，体积小，压损不大。用于颗粒物料时，磨损大，物料破碎较大。应用广泛。3.3 关风器关风器是使卸料器或除尘器在与外界有压力差的情况下，能够顺利排料而又不致泄漏空气的一种设备。关风器要求有良好的气密性能，排料要连续可靠，不易破碎物料，外形尺寸要小，高度要低。常用的关风器有需要传动的叶轮式关风器和不需传动的料封压力门关风器等。叶轮式关风器的结构及性能与叶轮

50、式供料器相同（参阅本章第三节） 。料封压力门关风器（简称压力门）有如图 10 所示的几种形式。它是依靠堆积一定高度的物料来保持气密要求的。图 10 料封压力门 图 10a 是最简单的料封压力门。它是一节垂直放置的管子。管壁镶有玻璃观察窗。管子的下端装有倾斜的压力活门。当管子上端与卸料器的出口连接后，在压砣和卸料内负压的作用下，压力活门自动关上。管中物料堆积的高度应愈高，这个高度可借移动压砣的距离来调节。图 10b 所示的料封压力门关风器，其管子下端的启闭由锥体来控制。锥体用橡筋悬挂在转轴上。转动转轴，可调节橡筋50ech1h2abdD29的拉力，亦即调节管内物料堆积的高度。在有足够高度的情况下

51、，如装用图 10c 所示的具有两道压力门的关风器，则可提高闭风效果。3.4 风机 气力输送系统常采用高压风机作气源。常见的高压离心风机有 8-81 型、9-19 型，罗茨风机等，罗茨风机适用于管网阻力波动大、流量要求较稳定的场合，如脉冲式气力输送系统。常用高压风机的型号规格见附录 6。4 气力输送系统的设计计算4.1 设计原则及步骤 气力输送网路的设计与计算的任务是，根据规定的条件设计确定网路的组合形式以及各输料管和风运设备的规格尺寸，计算网路所需要的风量和压力损失，从而正确选用风机和电动机，以保证网路经济可靠地工作。其设计依据主要有：1)生产规模及工作制度。2)原粮的性质及其成品的种类和等级

52、。3)厂房结构形式，以及仓库和附属车间的结合情况。4)工艺流程和作业机的布置情况。5)技术经济指标和环境保护要求。6)操作管理条件和技术措施的可能性等。气力输送系统的设计步骤为：1）根据系统的要求和特点选择组合形式（压送、吸送等） ；2）根据设备布置图画出气力输送网路的草图；3）确定工作参数；4）进行阻力计算，确定主要工作设备的形式、材料和结构尺寸；5）根据总风量和总压损选择合适的风机，计算所需功率和配用电机；6）确定其它辅助设备及其安装位置等。4.2 气力输送系统主要参数的确定4.2.1 输送量的确定输送量的大小是由工艺过程规定的。在设计时应该是输料管在正常工作中可能遇到的最大物料量，所以应

53、该考虑一定的储备，即：G算=G 式中 G算计算输送量30G设计输送量 储备系数储备系数的大小，应根据具体情况分析确定。单纯为了输送的安全，不适当地提高 值，将造成设备的增多和动力的浪费。而且，由于计算结果不符合生产的实际情况，将带来操作上的困难并容易发生故障。粮食中工厂各道工序的储备系数 值通常在 1.1-1.2 之间。车间与车间之间以及码头和移动式气力输送装置1.21.5。4.2.2 风速的确定 动力消耗几乎与风速的三次方成正比，输料管中的风速过高，则动力消耗变大。风速过低，对物料输送量变比的适应性小，工作不稳定，容易发生堵塞或掉料。所以应陔在保证输送工作稳定可靠的前提下，尽量采取低风速。

54、通常，当物料的比重和颗粒愈大，输送浓度愈高、或者管道有弯曲和水平输送时，所需风速应取较大数值，反之则取较低数值。通常对于粒度均匀的物料可取其悬浮物速度的 1.52.5 倍，对于不均匀的物料，可取其悬浮物的 510 倍。食品加主厂输料管中的风速一般为：粮粒 =2025ms；粉状物料 =1620ms。4.2.3 输送浓度的确定输送浓度指输料管中所输送的物料量与空气量之比，亦称混合比或浓度比，即每公斤空气所输送的物料的公斤数。即：气物GG式中：物单位时间所输送的物料重量，kg/hG气单位时间内通过输料管的空气重量，kg/h从上式可见，输送一定数量的物料所需的空气与输送浓度成反比。值大，所需的空气少。

55、输送空气少，则动力消耗就可减少且整个网络的管道、卸料器、除尘器以及风机等也可缩小，这样，原材料消耗和投资费用都可节省。但是，浓度过高，输送压力损失将增大，操作较困难，并且容易引起堵塞或掉料。另外，考虑到空气有时还兼有通风和风选的任务，都必须保证有一定的风量。在选定输送浓度时，还要考虑风量和阻力是否与风机的风量和压力相适应，风机能否在较高的效率下工作。否31则，浓度虽然是高的，但风机并不在较高效率下工作，动力消耗就不一定会降低。目前我国面粉厂的气力输送浓度，中小型厂，麦间为=24，粉间为=0.53。大型厂，麦间为=46，粉间为=25。米厂输送稻谷、谷糙混合物和糙米，=35；输送米糠，=0.52。

56、码头及移动式气力输送装置，当采用高压离心风机时，=814。根据选定的输送浓度值，所需的风量 Q 应为：物GQ 式中：G物输送量，kg/h空气的比重，=1.2kg/m3Q风量，m3/h已知风量 Q 和风速，输料管的管径 D 可用下式计算：uQD0188. 04.3 压力损失的计算4.3.1 阻力计算气力输送系统压力损失的计算，一般根据实验和理论分析的方法进行。因实验的条件和分析归纳的方法不同，得出的系数和计算公式也不尽相同。下面介绍常用方法。气力输送网路的压力损失 H，可以归纳为由两部分组成：一部分空气携带物料进行输送的压力损失 H物，另一部分为空气卸掉物料后进行输送和净化的压力损失 H辅，即：

57、输送物料的压力损失 H物包括从空气和物料进入输送系统到卸料器为止的所有压力损失。以图 12为例，即空气自磨粉机吸入，携带物料经接料器、输料管、弯头直至卸料器为止的全部压力损失，它将由下列各项压力损失所组成：H物=H机+H接+H加+H摩+H弯+H复+H升+H卸 弯头弯进汇集管沙克龙卸料器卸闭风器平筛输料管磨升磨粉机机加溜管接料器接32图 12 气力输送系统的风运压力损失现将上式各项压力损失的性质和计算方法分述如下：1）空气通过作业机的压力损失 H机如果接料器的进风口用引风管连接到某一作业机或吸点进行吸风时，则这一作业机或吸点的空气阻力，以及连接风管的阻力，都应计算在内。如果接料器直接从大气进风，

58、则 H机=0。2）空气通过接料器的压力损失 H接接料器的压力损失按下式计算：H接=H动（kg/m2） 式中：H动与接料器连接的输料管中的空气的动压力 接料器的阻力系数，其值随接料器的结构而异，见表 253)气使物料起动加速的压力损失 H加33物料在进入接料器后开始向规定方向运动时，其速度并不是立即可以提高的，而是需要气流对它进行一段加速的过程。物料加速的压力损失，与物料的性质、数量和管径的大小有关。在垂直输送谷物（小麦）及其磨碎物料时，此项压力损失为：H加=iG算（kg/m2） 式中：G算计算输送量，kg/hi 加速 1kg/h 物料的压力损失，kg/m22 DRui 对于小麦、大米、稻谷等粗

59、硬粒， i=33 kg/m2，对于细软物料，如 3 皮、4 皮、2 心、麸皮、面粉等，i=35.7 kg/m2。4）输料管的摩擦压力损失 H摩空气在管道中输送物料时，除因空气与管壁的摩擦和气流之间的摩擦所形成的压力损失外，还有物料在管道中运动时压力损失。这个损失是物料与空气和管壁的摩擦以及物料彼此之间的摩擦和碰撞引起的。H摩=Rl（1+K） （kg/m2） （7-10）式中：R输送空气时每 1m 管道的压力损失，可查附录 6l输料管的长度，包括弯头的展开长度，m输送浓度K阻力系数，与物料的性质、输料管的直径和风速和放置形式等有关。不同情况下 K 值的计算式见表 22。表 22 K 值的计算式风

60、管放置方式典型应用垂直管水平管大颗粒小麦、稻谷等8 . 075. 0215. 0uD125. 015. 0uD粗硬物料1 皮、1 心等33. 1)40(24. 0uD125. 0135. 0uD34细软物料面粉33. 1)40(16. 0uD125. 011. 0uD5）弯头的压力损失 H弯空气携带物料通过弯头时的压力损失可按下式计算：H弯=H动（1+）（kg/m2） 式中：弯头在输送空气时的阻力系数，见表 236）使物料恢复速度的压力损失 H复物料通过弯头时，由于方向改弯和不断与弯头碰撞而降低速度。如果在弯头后面还有管道，物料要继续输送，则其速度必须重新恢复起来。当弯头的方向由垂直转向水平时